איך נראה כדור הארץ לפני כ-2 מיליארד שנה, כשהאטמוספרה של כוכב הלכת עברה התחמצנות. על ידי ניתוח מרבצי דולומיט עתיקים - סוג של סלע משקע קרבונטי (פחמתי), המושקע בסביבה מימית - שנמצאו בעיירה וומפאלה (Vempalle) שבמדינה אנדרה פראדש (Andhra Pradesh) בדרום הודו, חוקרים מהמכון ההודי למדע ומאוניברסיטת טנסי העריכו את הטמפרטורה וההרכב של ים פנימי ורדוד, שככל הנראה היה קיים בעידן הפלאופרוטרוזואיקון.
3 צפייה בגלריה
מאובני סטרומטוליטים - מבני התקבצות הבנויים בשכבות שנוצרו במים רדודים - בני כ-2 מיליארד שנה, שהתגלו בדרום הודו
(צילום: Yogaraj Banerjee)
ממצאי המחקר מספקים תובנה כיצד התנאים במהלך אותה תקופה סיפקו בדיוק את הסביבה הנכונה להופעה ולפריחה של אצות פוטוסינתטיות - שהיו אחראיות בעיקר לשאיבת חמצן, ולפינוי מקום עבור התפתחות צורות חיים אחרות כדי שאלה יאכלסו את כדור הארץ - אך גם מראים כיצד שפע של נתונים על העבר של כדור הארץ נותר חבוי בתוך סלעים עתיקים. "הסיפור של הפלנטה שלנו כתוב בשכבות הסלעים השונות", הסביר פרוסנג'יט גוש, פרופ' במרכז למדעי כדור הארץ של המכון ההודי למדע ואחד ממחברי המחקר שפורסם בכתב העת Chemical Geology.
כדור הארץ לא תמיד היה כל כך מסביר פנים לחיים, שכן הוא עבר שלבים שונים של קיצוניות אקלימית, כולל תקופות שבהן רמות הפחמן הדו-חמצני היו כמעט רעילות מדי עבור קיומם של יצורים חיים, בדיוק כמו שקורה בנוגה, כוכב הלכת השני במרחקו מהשמש. עם זאת, מחקרים שונים של מאובנים מתקופת הפלאופרוטרוזואיקון הראו שאולי התקיימו בכל זאת חיים מסוימים אפילו בתנאים קשים אלה. הכמויות הגדולות של הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה נספגו בים ונלכדו כקרבונטים בדולומיטים, כך לדבריו של יוגראג' באנרג'י, דוקטורנט בעברו במרכז למדעי כדור הארץ של המכון ההודי למדע, ואחד ממחברי המחקר.
"דולומיט הוא משקע ישיר ממי ים, שמורכב ברובו מהמינרל הקרבונטי דולומיט. הוא מספק אות לא רק לכימיה של מי הים אלא גם לטמפרטורה שלהם", הוסיף רוברט רידינג, מהמחלקה למדעי כדור הארץ וכוכבי הלכת באוניברסיטת טנסי, ומחבר נוסף של המחקר.
צוות החוקרים אסף דגימות דולומיט מצ'רט - סלעים קשים שנוצרו על ידי אינטראקציה של חיידקים עם מי ים - וכן משקעים מתחתיהם הנקראים בוץ סיד דולומיטי. לאחר שזיהו לראשונה את שכבות הסלע שבהן ניתן למצוא את הבוץ הדולומיטי, החוקרים חילצו והעבירו אותם חזרה למעבדה. לאחר מכן, הם השתמשו בטכניקה מתקדמת כדי לנתח אותם, כך שהתאפשר להם להגביל את הטמפרטורה וההרכב של המרבצים על ידי התבוננות בסידור של קשרי הפחמן והחמצן.
לאחר שנתיים של ניתוח אינטנסיבי, הצוות הצליח להבין מהבוץ הדולומי שטמפרטורת מי הים בתקופת הזמן המקורית שלהם הייתה כ-20 מעלות צלזיוס. זאת, בניגוד למחקרים קודמים שניתחו רק דגימות צ'רט מאותה תקופה, והעריכו שהטמפרטורה הייתה גבוהה יותר, בסביבות 50 מעלות צלזיוס. על כן, הערכת הטמפרטורה הנמוכה יותר מהמחקר הנוכחי תואמת יותר את התיאוריה לפיה התנאים הסביבתיים באותה תקופה קדומה היו אידיאליים לתמיכה בצורות חיים שונות.
עד כה, האמינו כי בתקופת הפלאופרוטרוזואיקון היו רק מים כבדים, שהכילו קבוצה מסוימת של איזוטופים או צורות של מימן, כשלמעשה המים הכבדים דומים בתכונותיהם הכימיות למים רגילים, אך אטומי המימן הרגילים הוחלפו באיזוטופ מימן כבד יותר - הדאוטריום - ועל כן צפיפות המים הכבדים גדולה בכ-10% מזו של המים הרגילים. עם זאת, במחקר הנוכחי, הצוות הראה כי מים קלים - מים שמורכבים מהאיזוטופים הקלים והנפוצים ביותר של חמצן ומימן ומהווים כמעט את כל המים המצויים כיום בטבע - היו קיימים גם אז.
כל התובנות הללו יחד - טמפרטורת מי הים הנמוכה יותר ונוכחותם של מים קלים - תומכות באופן משמעותי בהשערה לפיה התנאים לפני כ-2 מיליארד שנה התאימו בדיוק להופעת אצות פוטוסינתטיות. כעת, מתכננים החוקרים לחפש מרבצי בוץ סיד דומים במקומות אחרים ברחבי העולם כדי לאסוף תובנות נוספות על עידן הפלאופרוטרוזואיקון.
